Extração com líquido pressurizado como estratégia de valorização do resíduo do processamento de erva-mate (Ilex paraguariensis St.-Hil.) : comparação com métodos em batelada e análise de viabilidade técnico-econômica

Abstract

Resumo: O processamento industrial da erva-mate gera uma quantidade relevante de resíduos sólidos que é reutilizada de diferentes formas. Entretanto, estas abordagens não valorizam os compostos bioativos presentes neste material. Diante disso, este estudo buscou avaliar o processo de extração com líquido pressurizado (PLE) na obtenção de extratos com propriedades biológicas importantes a partir do resíduo do processamento da erva-mate utilizando água destilada como solvente. De forma complementar, foram avaliadas as técnicas de extração em batelada (BAE) e batelada assistida por ultrassom (UAE). Para avaliar as propriedades biológicas dos extratos, foi mensurado o conteúdo fenólico total (TPC). A composição química e a atividade antioxidante (AA) dos extratos foram analisadas sob condições específicas de operação. As condições que maximizaram o rendimento de TPC na técnica PLE foram utilizadas para estimar o custo de manufatura (COM) para três capacidades de operação: 50, 100 e 500 L. Uma análise de sensibilidade foi realizada considerando diferentes preços de venda do extrato seco. Os resultados obtidos revelaram que a técnica PLE é uma estratégia consideravelmente mais eficiente para extrair compostos bioativos do resíduo do processamento da erva-mate em comparação aos demais métodos testados. O maior TPC (1256,18 mgGAE.100 gMS -1) foi alcançado utilizando a PLE operando a 120 °C, 9 mL.min-1 e 10 MPa. A temperatura de extração afetou significativamente as PLE em termos de características biológicas dos extratos, especialmente o conteúdo fenólico. Os principais compostos recuperados via PLE foram a cafeína, rutina e os ácidos clorogênico e cafeico. O COM reduziu sensivelmente em função do aumento de escala do processo. Os resultados obtidos na análise de sensibilidade sugerem cenários promissores para a venda do extrato seco do resíduo do processamento da erva-mate. As análises realizadas neste trabalho revelaram que a técnica PLE é uma abordagem viável para obter extratos com propriedades biológicas relevantes. Estes resultados podem guiar as indústrias de beneficiamento de erva-mate no sentido de desenvolver produtos de alto valor agregado a partir de um resíduo.

Abstract: The yerba mate industrial processing creates a relevant waste quantity, which is reused in different ways. However, these approaches do not value this material's bioactive compounds. To obtain a valuable extract from yerba mate waste, we tested the pressurized liquid extraction (PLE) using distilled water as solvent. Additionally, we evaluated the batch extraction (BAE) and ultrasound assisted extraction (UAE) techniques. To evaluate the biological properties of the extracts, we measured the total phenolic content (TPC). The extracts’ chemical composition and antioxidant activity (AA) were analyzed under specific operational conditions. The conditions that maximized the TPC were used to estimate the cost of manufacturing (COM) for three different operational capacities: 50, 100, and 500 L. A sensitivity analysis was performed considering different dry extract selling prices. The results revealed that the PLE method is a strategy considerably more efficient to extract bioactive compounds from the yerba mate process waste than other techniques tested. The best TPC result (1256.18 mgGAE.100 gMS -1) was reached using PLE at 120°C, 9 mL.min-1, and 10 MPa. Temperature significantly influenced all extracts’ biological characteristics obtained by PLE, especially the phenolic content. The main compounds recovered by PLE were caffeine, rutin, and chlorogenic and caffeic acids. COM reduced sensibly according to the manufacturing scale increase. The sensitivity analysis results suggest promising scenarios for the yerba mate waste dry extract selling. Our analyses revealed that the PLE technique is a viable approach for obtaining extracts with good biological properties. These results can guide the yerba mate industries to develop higher added-value products from a residue.